一种尾胸鳍协同推进的仿生机器鱼的制作方法

本发明涉及仿生机器人技术领域，更具体的说是涉及一种尾胸鳍协同推进的仿生机器鱼。

背景技术：

现有海洋蕴藏着丰富的矿物资源、海洋生物资源和能源，海洋资源的开发对人类可持续发展具有重要意义。作为开发海洋资源的重要工具，水下机器人的研究在国内外一直受到广泛关注。

传统的水下机器人如仿生机器鱼，存在如下缺点：(1)结构复杂：传统水下机器人以螺旋桨作为推进系统的水下推进器，系统体积大、重量大、构造成本较高、瞬时响应的严重滞后、能量转化率低。并且结构中许多联接组件需要独立定制，材料成本高、技术壁垒较大，不适合非专业人士使用；(2)动作生硬、柔性不高：因为利用螺旋桨作为水下推进器，能实现某个单一方向上的运动，或者是多个单一方向上的复合运动，运动模式僵硬古板，尤其是在海洋环境更为恶劣的条件下，机动性能差，加大了海洋探测的周期与成本；(3)只采用尾鳍推动，只能实现简单的前进，仿生效果差，运动不灵活。

因此，如何提供一种结构简单、成本低廉、方便拓展、易于安装与拆卸，可模拟真实鱼类的游动姿态的尾胸鳍协同推进的仿生机器鱼是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种结构简单、成本低廉、方便拓展、易于安装与拆卸，可模拟真实鱼类的游动姿态的尾胸鳍协同推进的仿生机器鱼。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种尾胸鳍协同推进的仿生机器鱼，包括：

可拆卸式仿生鱼壳体，所述可拆卸式仿生鱼壳体内可拆卸安装有筒状密封舱，所述筒状密封舱内固定有电池和控制器；

胸鳍旋转驱动部，所述胸鳍旋转驱动部为两个，且对称可拆卸安装在所述可拆卸式仿生鱼壳体前部的两侧，所述胸鳍旋转驱动部均与所述控制器、所述电池电连接；

胸鳍前后摆动驱动部，所述胸鳍前后摆动驱动部为两个，且其驱动端分别与对应的所述胸鳍旋转驱动部的驱动端可拆卸连接，所述胸鳍前后摆动驱动部均与所述控制器、所述电池电连接；

胸鳍，所述胸鳍为两个，且分别与对应的所述胸鳍前后摆动驱动部可拆卸连接；

尾鳍左右摆动驱动部，所述尾鳍左右摆动驱动部一侧与所述可拆卸式仿生鱼壳体的尾部可拆卸连接，所述尾鳍左右摆动驱动部均与所述控制器、所述电池电连接；

尾鳍，所述尾鳍与所述尾鳍左右摆动驱动部的驱动端可拆卸连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种尾胸鳍协同推进的仿生机器鱼，其中，胸鳍旋转驱动部带动胸鳍前后摆动驱动部和胸鳍转动，胸鳍前后摆动驱动部带动胸鳍前后摆动，因此，可实现胸鳍的旋转、前后滑动，并且两个胸鳍的运动方式可以单独控制，从而实现对机器鱼的运动方向的控制，同时胸鳍和尾鳍的协同推进，可以模拟鱼类实现快速启动、快速转弯、上浮、下潜、前进、后退等运动，适用于更复杂的水下环境。并且，该仿生机器鱼各个模块均采用可拆卸连接，其结构不仅简单、成本低廉，而且方便拓展、易于安装与拆卸。

进一步的，所述可拆卸式仿生鱼壳体包括：

可拆卸式鱼骨架，两个所述胸鳍旋转驱动部对称可拆卸安装在所述可拆卸式鱼骨架前部的两侧，所述尾鳍左右摆动驱动部一侧与所述可拆卸式鱼骨架尾部可拆卸连接；

可拆卸式鱼壳体，所述可拆卸式鱼壳体可拆卸且包裹在所述可拆卸式鱼骨架外周侧，所述胸鳍旋转驱动部的驱动端穿过所述可拆卸式鱼壳体设置。

采用上述技术方案产生的有益效果是，易于可拆卸式仿生鱼壳体的拆装，便于零部件的更换和维修。

进一步的，所述可拆卸式鱼骨架包括：

前盖板；

中盖板，所述中盖板与所述前盖板间隔且平行布置，且二者之间通过第一连接杆可拆卸连接；

安装底板，所述安装底板两侧分别可拆卸安装在所述前盖板和所述中盖板之间，两个所述胸鳍旋转驱动部对称且可拆卸安装在所述安装底板上；

后盖板，所述后盖板与所述中盖板间隔且平行布置，且二者之间通过第二连接杆可拆卸连接，所述尾鳍左右摆动驱动部一侧与所述后盖板可拆卸连接，所述筒状密封舱两端通过螺钉可拆卸连接在所述中盖板和所述后盖板之间；

所述可拆卸式鱼壳体包括：

鱼头壳体，所述鱼头壳体的尾端与所述前盖板可拆卸连接；

鱼前身覆盖壳体，所述鱼前身覆盖壳体的两侧分别与所述前盖板、所述中盖板可拆卸连接，所述胸鳍旋转驱动部的驱动端穿过所述可拆卸式鱼壳体设置；

鱼后身覆盖壳体，所述鱼后身覆盖壳体的两侧分别与所述中盖板、所述后盖板可拆卸连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，使得可拆卸式仿生鱼壳体的结构简单、制造成本低廉。

进一步的，所述第一连接杆包括：

前中盖主连接杆，所述前中盖主连接杆一端设有第一螺杆段，所述第一螺杆段穿设在所述前盖板上，且其上螺接有锁紧螺帽，另一端开设有螺纹连接孔；

前中盖副连接杆，所述前中盖副连接杆为多个，且其两端分别设有第二螺杆段和第三螺杆段，所述第二螺杆段穿设在所述前盖板上，且其上螺接有锁紧螺帽，所述第三螺杆段穿设在所述中盖板上，且其上螺接有锁紧螺帽；

所述第二连接杆包括：

中后盖主连接杆，所述中后盖主连接杆两端分别设有第四螺杆段和第五螺杆段，所述第四螺杆段穿过所述中盖板与所述螺纹连接孔螺接固定，所述第五螺杆段穿设在所述后盖板上，且其上螺接有锁紧螺帽；

中后盖副连接杆，所述中后盖副连接杆为多个，且其两端分别设有第六螺杆段和第七螺杆段，所述第六螺杆段穿设在所述中盖板上，且其上螺接有锁紧螺帽，所述第七螺杆段穿设在所述后盖板上，且其上螺接有锁紧螺帽。

采用上述技术方案产生的有益效果是，易于前盖板、中盖板、后盖板之间的拆装。

进一步的，所述鱼前身覆盖壳体包括：

鱼前身上覆盖壳体，所述鱼前身上覆盖壳体两侧分别扣在所述前盖板和所述中盖板上，且通过多个螺钉固定；

鱼前身下覆盖壳体，所述鱼前身下覆盖壳体扣在所述前盖板和所述中盖板上，且通过多个螺钉固定，所述胸鳍旋转驱动部的驱动端穿过所述鱼前身下覆盖壳体设置；

所述鱼后身覆盖壳体包括：

鱼后身上覆盖壳体，所述鱼后身上覆盖壳体扣在所述中盖板和所述后盖板上，且通过多个螺钉固定；

鱼后身下覆盖壳体，所述鱼后身下覆盖壳体扣在所述中盖板和所述后盖板上，且通过多个螺钉固定。

采用上述技术方案产生的有益效果是，易于可拆卸式鱼壳体的拆装。

进一步的，所述胸鳍旋转驱动部包括：

旋转舵机支架，所述旋转舵机支架底端与所述安装底板顶端通过螺钉可拆卸连接；

旋转舵机，所述旋转舵机与所述旋转舵机支架一侧固定连接，所述旋转舵机的驱动端穿过所述鱼前身下覆盖壳体设置；

u型摆动舵机安装座，所述u型摆动舵机安装座一侧与所似乎旋转舵机的驱动端固定连接，所述胸鳍前后摆动驱动部的两个驱动端分别与所述u型摆动舵机安装座的两侧可拆卸连接，所述旋转舵机均与所述控制器、所述电池电连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，旋转舵机可带动u型摆动舵机安装座转动，进而带动胸鳍前后摆动驱动部转动，从而实现胸鳍的转动运动。

进一步的，所述胸鳍两侧分别设有第一连接耳，所述胸鳍前后摆动驱动部为第一摆动舵机，所述第一摆动舵机上的两个驱动端与所述u型摆动舵机安装座的两侧分别通过螺钉可拆卸连接，两个所述第一连接耳分别夹设且可拆卸连接在所述第一摆动舵机的两侧壁上，所述第一摆动舵机均与所述控制器、所述电池电连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，第一摆动舵机的两个驱动端转动时，因两个驱动端与u型摆动舵机安装座连接，因此，第一摆动舵机的壳体产生前后摆动，从而带动其上的胸鳍前后摆动运动。

进一步的，所述尾鳍左右摆动驱动部包括：

第一摆动舵机支架，所述第一摆动舵机支架一侧与所述后盖板通过螺钉可拆卸连接；

第二摆动舵机，所述第二摆动舵机与所述第一摆动舵机支架通过螺钉可拆卸连接，所述第二摆动舵机均与所述控制器、所述电池电连接；

第二摆动舵机支架，所述第二摆动舵机支架一侧与所述第二摆动舵机的驱动端通过螺钉可拆卸连接；

第三摆动舵机，所述第三摆动舵机与所述第二摆动舵机支架通过螺钉可拆卸连接，所述尾鳍与所述第三摆动舵机的驱动端通过螺钉可拆卸连接，所述第三摆动舵机均与所述控制器、所述电池电连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，第二摆动舵机和第三摆动舵机可实现尾鳍的自由摆动，能模拟真实鱼类柔性尾部的摆动。

进一步的，所述尾鳍包括：

尾鳍固定板，所述尾鳍固定板一侧与所述第三摆动舵机的驱动端通过螺钉可拆卸连接；

尾鳍本体，所述尾鳍本体一侧间隔设有两个第二连接耳，两个所述第二连接耳分别夹设且通过螺钉可拆卸连接在所述尾鳍固定板另一侧。

进一步的，所述鱼头壳体上设有与用户控制端无线连接的视频传感器，所述视频传感器均与所述控制器、所述电池电连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，视频传感器可将机器鱼的水下视频画面传送至用户控制端，便于用户通过用户控制端远程控制机器鱼进行运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种尾胸鳍协同推进的仿生机器鱼的轴侧结构示意图。

图2附图为图1的主视结构示意图。

图3附图为图1去掉可拆卸式鱼壳体后的轴侧结构示意图。

图4附图为图3的主视结构示意图。

图5附图为图3中的局部a的结构放大示意图。

图6附图为旋转舵机、u型摆动舵机安装座、第一摆动舵机的装配结构示意图。

图7附图为尾鳍的结构示意图。

图8附图为前中盖主连接杆的结构示意图。

图9附图为前中盖副连接杆的结构示意图。

图10附图为中后盖主连接杆的结构示意图。

图11附图为中后盖副连接杆的结构示意图。

图12附图为筒状密封舱的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-图12，本发明实施例公开了一种尾胸鳍协同推进的仿生机器鱼，包括：

可拆卸式仿生鱼壳体1，可拆卸式仿生鱼壳体1内可拆卸安装有筒状密封舱2，筒状密封舱2内固定有电池和控制器；

胸鳍旋转驱动部3，胸鳍旋转驱动部3为两个，且对称可拆卸安装在可拆卸式仿生鱼壳体1前部的两侧，胸鳍旋转驱动部3均与控制器、电池电连接；

胸鳍前后摆动驱动部4，胸鳍前后摆动驱动部4为两个，且其驱动端分别与对应的胸鳍旋转驱动部3的驱动端可拆卸连接，胸鳍前后摆动驱动部4均与控制器、电池电连接；

胸鳍5，胸鳍5为两个，且分别与对应的胸鳍前后摆动驱动部4可拆卸连接；

尾鳍左右摆动驱动部6，尾鳍左右摆动驱动部6一侧与可拆卸式仿生鱼壳体1的尾部可拆卸连接，尾鳍左右摆动驱动部6均与控制器、电池电连接；

尾鳍7，尾鳍7与尾鳍左右摆动驱动部6的驱动端可拆卸连接。

可拆卸式仿生鱼壳体1包括：

可拆卸式鱼骨架11，两个胸鳍旋转驱动部3对称可拆卸安装在可拆卸式鱼骨架11前部的两侧，尾鳍左右摆动驱动部6一侧与可拆卸式鱼骨架11尾部可拆卸连接；

可拆卸式鱼壳体12，可拆卸式鱼壳体12可拆卸且包裹在可拆卸式鱼骨架11外周侧，胸鳍旋转驱动部3的驱动端穿过可拆卸式鱼壳体12设置。

可拆卸式鱼骨架11包括：

前盖板111；

中盖板112，中盖板112与前盖板111间隔且平行布置，且二者之间通过第一连接杆113可拆卸连接；

安装底板114，安装底板114两侧分别可拆卸安装在前盖板111和中盖板112之间，两个胸鳍旋转驱动部3对称且可拆卸安装在安装底板114上；

后盖板115，后盖板115与中盖板112间隔且平行布置，且二者之间通过第二连接杆116可拆卸连接，尾鳍左右摆动驱动部6一侧与后盖板115可拆卸连接，筒状密封舱2两端通过螺钉可拆卸连接在中盖板112和后盖板115之间；

可拆卸式鱼壳体12包括：

鱼头壳体121，鱼头壳体121的尾端与前盖板111可拆卸连接；

鱼前身覆盖壳体122，鱼前身覆盖壳体122的两侧分别与前盖板111、中盖板112可拆卸连接，胸鳍旋转驱动部3的驱动端穿过可拆卸式鱼壳体12设置；

鱼后身覆盖壳体123，鱼后身覆盖壳体123的两侧分别与中盖板112、后盖板115可拆卸连接。

第一连接杆113包括：

前中盖主连接杆1131，前中盖主连接杆1131一端设有第一螺杆段11311，第一螺杆段11311穿设在前盖板111上，且其上螺接有锁紧螺帽，另一端开设有螺纹连接孔11312；

前中盖副连接杆1132，前中盖副连接杆1132为多个，且其两端分别设有第二螺杆段11321和第三螺杆段11322，第二螺杆段11321穿设在前盖板111上，且其上螺接有锁紧螺帽，第三螺杆段11322穿设在中盖板112上，且其上螺接有锁紧螺帽；

第二连接杆116包括：

中后盖主连接杆1161，中后盖主连接杆1161两端分别设有第四螺杆段11611和第五螺杆段11612，第四螺杆段11611穿过中盖板112与螺纹连接孔11312螺接固定，第五螺杆段11612穿设在后盖板115上，且其上螺接有锁紧螺帽；

中后盖副连接杆1162，中后盖副连接杆1162为多个，且其两端分别设有第六螺杆段11621和第七螺杆段11622，第六螺杆段11621穿设在中盖板112上，且其上螺接有锁紧螺帽，第七螺杆段11622穿设在后盖板115上，且其上螺接有锁紧螺帽。

鱼前身覆盖壳体122包括：

鱼前身上覆盖壳体1221，鱼前身上覆盖壳体1221两侧分别扣在前盖板111和中盖板112上，且通过多个螺钉固定；

鱼前身下覆盖壳体1222，鱼前身下覆盖壳体1222扣在前盖板111和中盖板112上，且通过多个螺钉固定，胸鳍旋转驱动部3的驱动端穿过鱼前身下覆盖壳体1222设置；

鱼后身覆盖壳体123包括：

鱼后身上覆盖壳体1231，鱼后身上覆盖壳体1231扣在中盖板112和后盖板115上，且通过多个螺钉固定；

鱼后身下覆盖壳体1232，鱼后身下覆盖壳体1232扣在中盖板112和后盖板115上，且通过多个螺钉固定。

胸鳍旋转驱动部3包括：

旋转舵机支架31，旋转舵机支架31底端与安装底板114顶端通过螺钉可拆卸连接；

旋转舵机32，旋转舵机32与旋转舵机支架31一侧固定连接，旋转舵机32的驱动端穿过鱼前身下覆盖壳体1222设置；

u型摆动舵机安装座33，u型摆动舵机安装座33一侧与所似乎旋转舵机32的驱动端固定连接，胸鳍前后摆动驱动部4的两个驱动端分别与u型摆动舵机安装座33的两侧可拆卸连接，旋转舵机32均与控制器、电池电连接。

胸鳍5两侧分别设有第一连接耳51，胸鳍前后摆动驱动部4为第一摆动舵机，第一摆动舵机上的两个驱动端与u型摆动舵机安装座33的两侧分别通过螺钉可拆卸连接，两个第一连接耳51分别夹设且可拆卸连接在第一摆动舵机的两侧壁上，第一摆动舵机均与控制器、电池电连接。

尾鳍左右摆动驱动部6包括：

第一摆动舵机支架61，第一摆动舵机支架61一侧与后盖板115通过螺钉可拆卸连接；

第二摆动舵机62，第二摆动舵机62与第一摆动舵机支架61通过螺钉可拆卸连接，第二摆动舵机62均与控制器、电池电连接；

第二摆动舵机支架63，第二摆动舵机支架63一侧与第二摆动舵机62的驱动端通过螺钉可拆卸连接；

第三摆动舵机64，第三摆动舵机64与第二摆动舵机支架63通过螺钉可拆卸连接，尾鳍7与第三摆动舵机64的驱动端通过螺钉可拆卸连接，第三摆动舵机64均与控制器、电池电连接。

尾鳍7包括：

尾鳍固定板71，尾鳍固定板71一侧与第三摆动舵机64的驱动端通过螺钉可拆卸连接；

尾鳍本体72，尾鳍本体72一侧间隔设有两个第二连接耳721，两个第二连接耳721分别夹设且通过螺钉可拆卸连接在尾鳍固定板71另一侧。

鱼头壳体121上设有与用户控制端无线连接的视频传感器，视频传感器均与控制器、电池电连接。

本发明的尾胸鳍协同推进的仿生机器鱼，其中，电池给相应部件提供电源，控制器控制相应的部件动作，具体的，旋转舵机和第一摆动舵机可实现胸鳍的摆动和摇动二自由度运动，可以模拟真实鱼类拍水、划水、摇翼的游动姿态，并且两个胸鳍的运动方式可以单独控制，从而实现对机器鱼的运动方向的控制，而第二摆动舵机和第三摆动舵机可实现尾鳍的柔性摆动。因此，胸鳍和尾鳍的协同推进，可以模拟鱼类实现快速启动、快速转弯、上浮、下潜、前进、后退等运动，适用于更复杂的水下环境。并且，该仿生机器鱼各个模块均采用可拆卸连接，其结构不仅简单、成本低廉，而且方便拓展、易于安装与拆卸，可普遍应用于水下资源探索、军事勘察、天气预警、海洋生物研究、海洋事故救援、水下捕捞作业、气候变化分析、水中污染清理等行业。另外，尾鳍、胸鳍、鱼头壳体、鱼前身覆盖壳体、鱼后身覆盖壳体可均采用光敏树脂材料3d打印，其余零部件均采用铝合金cnc加工。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。